光束整形鏡片-方形光斑

TOP HAT BEAM SHAPING LENS FBS2

FBS2系列頂帽光束整形器是單片光學(xué)元件，可將高斯激光束轉(zhuǎn)換為方形頂帽狀光斑。FBS2是焦點(diǎn)光束整形器，它們?cè)诰劢构鈱W(xué)元件的焦平面上產(chǎn)生頂帽狀光斑。每個(gè)FBS2透鏡都設(shè)計(jì)用于固定的輸入光束直徑（@1/e2）和特定操作波長。光束整形透鏡可以輕松地集成到光路中的幾乎任何位置，甚至可以放置在光束擴(kuò)展器/望遠(yuǎn)鏡的前面或內(nèi)部。

FBS2生成具有較長焦深（DOF）的頂帽光斑。對(duì)于平頂光斑，焦深約為類似光學(xué)設(shè)置中高斯光斑的瑞利長度的60%。頂帽寬度約為高斯光斑大小的1.5倍。在此范圍內(nèi)，頂帽狀光斑是均勻的，并且峰值強(qiáng)度幾乎不變。

由FBS2生成的頂帽狀光斑的寬度約為衍射極限高斯光斑大小的1.5倍。頂帽大小取決于聚焦光學(xué)元件的焦距（f）、輸入激光束直徑@1/e2（d）和操作波長（λ）。輸出光斑大小通常小于100微米，可以使用額外的聚焦光學(xué)元件輕松縮放。

頂帽的大致大小可以通過以下公式計(jì)算：

2 * λ * f / d或λ / NA，其中NA是聚焦光束的數(shù)值孔徑。

FBS2光束整形器可以與任何目標(biāo)或F-Theta透鏡組合使用。

光斑尺寸：

基底規(guī)格：

訂購信息：

操訂購作要求：

輸入光束：高斯光束TEM00，M2為1.4或更好。

光學(xué)設(shè)置中的光闌：整個(gè)光路中的透明孔徑應(yīng)至少比1/e2時(shí)的光束直徑大2.2倍。

集成到光路中：

對(duì)準(zhǔn)：必須在橫向方向（平移）上進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。繞光軸旋轉(zhuǎn)有助于對(duì)準(zhǔn)頂帽的方向。

推薦安裝：840-0240 X-Y平移定位器。

光學(xué)設(shè)備：必須具備聚焦光學(xué)裝置。頂帽在該光學(xué)裝置的焦平面上產(chǎn)生。

有用的附件：光束擴(kuò)展器，用于調(diào)節(jié)光束直徑（有效光束直徑至FBS2設(shè)計(jì)輸入光束直徑）和調(diào)節(jié)光束直徑至所需光斑尺寸。

有幫助的附件：光束剖面儀，用于在對(duì)準(zhǔn)時(shí)檢查光束剖面。

       FBS - Top-Hat Fundamental Beam Mode Shaper

       Without FBS Beam Shaper: Gaussian-profile at focal plane

使用FBS光束整形器：在焦平面上得到頂帽狀光斑。

FBS與聚焦系統(tǒng)（FS）配合使用。

頂帽大小僅取決于聚焦光束的波長（λ）和數(shù)值孔徑（NA）。

FBS與FS之間的距離可長達(dá)數(shù)米。

在焦平面上的強(qiáng)度分布：

主要FBS優(yōu)勢(shì)：

可實(shí)現(xiàn)的頂帽大小最小值：≈總是1.5倍于1/e2的衍射極限高斯光斑大小。

可實(shí)現(xiàn)的頂帽輪廓：方形或圓形。

衍射效率：> 95%的能量在頂帽中。

均勻性：調(diào)制< ±2.5%。

焦深：與高斯光束相似。

對(duì)失調(diào)、橢圓度和輸入直徑變化不敏感：±5-10%。

Without FBS shaper: diffraction limited Gaussian profile

With FBS shaper: near diffraction limited Top Hat profile

直接放置在聚焦光學(xué)元件/物鏡前的光束整形器

通過在透鏡/物鏡前引入FBS光束整形器，初始的衍射極限高斯光斑會(huì)被轉(zhuǎn)化成均勻的頂帽狀光斑。

例如，如果使用直徑為5 mm@1/e2的高斯TEM00輸入光束、波長為532 nm和焦距為160 mm的聚焦透鏡，則可以獲得直徑為34 μm的均勻頂帽狀光斑。在整個(gè)光路中，自由孔徑的直徑必須至少為11 mm（最好為13 mm）。

放置在光束擴(kuò)展器前的光束整形器

也可以將FBS光束整形器放置在光束擴(kuò)展器前的光路中。這會(huì)導(dǎo)致聚焦光束的數(shù)值孔徑增大，從而使頂帽狀光斑變小。

例如，當(dāng)直徑為5 mm@1/e2的高斯光束照射到FBS光束整形器后，通過光束擴(kuò)展器將其擴(kuò)展到直徑為8 mm的光束，在焦距為50 mm的聚焦光學(xué)元件/物鏡下，用戶可以生成直徑為7微米的頂帽狀光斑。所需的自由孔徑隨著擴(kuò)展的光束而增加。對(duì)于直徑為8 mm的光束，自由孔徑必須至少為18 mm。

放置在光束擴(kuò)展器內(nèi)的光束整形器

還有一種更加靈活的可能性，就是在光束擴(kuò)展器內(nèi)引入FBS光束整形器。用戶可以通過沿z軸移動(dòng)整形器來輕松地對(duì)光束直徑進(jìn)行微調(diào)。

CIGS太陽能電池的劃線

浪費(fèi)面積會(huì)降低效率，因此需要更小的劃線

切割質(zhì)量會(huì)影響效率，因此需要更小的HAZ，無碎片，光滑的邊緣

高掃描速度可實(shí)現(xiàn)高吞吐量，因此需要更小的脈沖重疊率

P1 – “劃線"

去除ZnO（1微米）/ CIGS / Mo / PI結(jié)構(gòu)中的前接觸。使用激光PL10100 / SH，10 ps，370 mW，100 kHz，532 nm；掃描速度為4.3 m/s，單次掃描。

P3 – “劃線"

ZnO（1微米）/ CIGS / Mo / PI結(jié)構(gòu)中P3劃線的傾斜SEM圖片。使用激光PL10100 / SH，10 ps，370 mW，100 kHz，532 nm；掃描速度為60 mm/s，單次掃描。

引用：  Raciukaitis，JLMN-Vol. 6，No. 1，2011